ZHCSUA9 December   2023 PCM6140-Q1

ADVANCE INFORMATION  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 器件比较表
  6. 5 引脚配置和功能
  7. 6 规格
    1. 6.1  绝对最大额定值
    2. 6.2  ESD 等级
    3. 6.3  建议运行条件
    4. 6.4  热性能信息
    5. 6.5  电气特性
    6. 6.6  时序要求：I2C 接口
    7. 6.7  开关特性：I2C 接口
    8. 6.8  时序要求：SPI 接口
    9. 6.9  开关特性：SPI 接口
    10. 6.10 时序要求：TDM、I2S 或 LJ 接口
    11. 6.11 开关特性：TDM、I2S 或 LJ 接口
    12. 6.12 时序要求：PDM 数字麦克风接口
    13. 6.13 开关特性：PDM 数字麦克风接口
    14. 6.14 典型特性
  8. 7 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1  串行接口
        1. 7.3.1.1 控制串行接口
        2. 7.3.1.2 音频串行接口
          1. 7.3.1.2.1 时分多路复用 (TDM) 音频接口
          2. 7.3.1.2.2 IC 间音频 (I2S) 接口
          3. 7.3.1.2.3 左对齐 (LJ) 接口
        3. 7.3.1.3 通过共享总线使用多个器件
      2. 7.3.2  锁相环 (PLL) 和时钟生成
      3. 7.3.3  输入通道配置
        1. 7.3.3.1 共模容差选择
      4. 7.3.4  基准电压
      5. 7.3.5  可编程麦克风偏置
      6. 7.3.6  信号链处理
        1. 7.3.6.1 可编程通道增益和数字音量控制
        2. 7.3.6.2 可编程通道增益校准
        3. 7.3.6.3 可编程通道相位校准
        4. 7.3.6.4 可编程数字高通滤波器
        5. 7.3.6.5 可编程数字双二阶滤波器
        6. 7.3.6.6 可编程通道加法器和数字混频器
        7. 7.3.6.7 可配置数字抽取滤波器
          1. 7.3.6.7.1 线性相位滤波器
            1. 7.3.6.7.1.1 采样速率：8kHz 或 7.35kHz
            2. 7.3.6.7.1.2 采样速率：16kHz 或 14.7kHz
            3. 7.3.6.7.1.3 采样速率：24kHz 或 22.05kHz
            4. 7.3.6.7.1.4 采样速率：32kHz 或 29.4kHz
            5. 7.3.6.7.1.5 采样速率：48kHz 或 44.1kHz
            6. 7.3.6.7.1.6 采样速率：96kHz 或 88.2kHz
            7. 7.3.6.7.1.7 采样速率：192kHz 或 176.4kHz
            8. 7.3.6.7.1.8 采样速率：384kHz 或 352.8kHz
            9. 7.3.6.7.1.9 采样速率：768kHz 或 705.6kHz
          2. 7.3.6.7.2 低延迟滤波器
            1. 7.3.6.7.2.1 采样速率：16kHz 或 14.7kHz
            2. 7.3.6.7.2.2 采样速率：24kHz 或 22.05kHz
            3. 7.3.6.7.2.3 采样速率：32kHz 或 29.4kHz
            4. 7.3.6.7.2.4 采样速率：48kHz 或 44.1kHz
            5. 7.3.6.7.2.5 采样速率：96kHz 或 88.2kHz
            6. 7.3.6.7.2.6 采样速率：192kHz 或 176.4kHz
          3. 7.3.6.7.3 超低延迟滤波器
            1. 7.3.6.7.3.1 采样速率：16kHz 或 14.7kHz
            2. 7.3.6.7.3.2 采样速率：24kHz 或 22.05kHz
            3. 7.3.6.7.3.3 采样速率：32kHz 或 29.4kHz
            4. 7.3.6.7.3.4 采样速率：48kHz 或 44.1kHz
            5. 7.3.6.7.3.5 采样速率：96kHz 或 88.2kHz
            6. 7.3.6.7.3.6 采样速率：192kHz 或 176.4kHz
            7. 7.3.6.7.3.7 采样速率：384kHz 或 352.8kHz
      7. 7.3.7  动态范围增强器 (DRE)
      8. 7.3.8  自动增益控制器 (AGC)
      9. 7.3.9  数字 PDM 麦克风录音通道
      10. 7.3.10 中断、状态和数字 I/O 引脚多路复用
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 硬件关断
      2. 7.4.2 睡眠模式或软件关断
      3. 7.4.3 工作模式
      4. 7.4.4 软件复位
    5. 7.5 编程
      1. 7.5.1 控制串行接口
        1. 7.5.1.1 I2C 控制接口
          1. 7.5.1.1.1 常规 I2C 运行
          2. 7.5.1.1.2 I2C 单字节和多字节传输
            1. 7.5.1.1.2.1 I2C 单字节写入
            2. 7.5.1.1.2.2 I2C 多字节写入
            3. 7.5.1.1.2.3 I2C 单字节读取
            4. 7.5.1.1.2.4 I2C 多字节读取
        2. 7.5.1.2 串行外设接口 (SPI) 控制接口
    6. 7.6 寄存器映射
      1. 7.6.1 器件配置寄存器
        1. 7.6.1.1 寄存器说明
          1. 7.6.1.1.1  PAGE_CFG 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x00）[复位 = 0h]
          2. 7.6.1.1.2  SW_RESET 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x01）[复位 = 0h]
          3. 7.6.1.1.3  SLEEP_CFG 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x02）[复位 = 0h]
          4. 7.6.1.1.4  SHDN_CFG 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x05）[复位 = 5h]
          5. 7.6.1.1.5  ASI_CFG0 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x07）[复位 = 30h]
          6. 7.6.1.1.6  ASI_CFG1 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x08）[复位 = 0h]
          7. 7.6.1.1.7  ASI_CFG2 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x09）[复位 = 0h]
          8. 7.6.1.1.8  ASI_CH1 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x0B）[复位 = 0h]
          9. 7.6.1.1.9  ASI_CH2 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x0C）[复位 = 1h]
          10. 7.6.1.1.10 ASI_CH3 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x0D）[复位 = 2h]
          11. 7.6.1.1.11 ASI_CH4 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x0E）[复位 = 3h]
          12. 7.6.1.1.12 ASI_CH5 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x0F）[复位 = 4h]
          13. 7.6.1.1.13 ASI_CH6 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x10）[复位 = 5h]
          14. 7.6.1.1.14 ASI_CH7 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x11）[复位 = 6h]
          15. 7.6.1.1.15 ASI_CH8 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x12）[复位 = 7h]
          16. 7.6.1.1.16 MST_CFG0 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x13）[复位 = 2h]
          17. 7.6.1.1.17 MST_CFG1 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x14）[复位 = 48h]
          18. 7.6.1.1.18 ASI_STS 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x15）[复位 = FFh]
          19. 7.6.1.1.19 CLK_SRC 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x16）[复位 = 10h]
          20. 7.6.1.1.20 PDMCLK_CFG 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x1F）[复位 = 40h]
          21. 7.6.1.1.21 PDMIN_CFG 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x20）[复位 = 0h]
          22. 7.6.1.1.22 GPIO_CFG0 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x21）[复位 = 22h]
          23. 7.6.1.1.23 GPO_CFG0 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x22）[复位 = 0h]
          24. 7.6.1.1.24 GPO_CFG1 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x23）[复位 = 0h]
          25. 7.6.1.1.25 GPO_CFG2 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x24）[复位 = 0h]
          26. 7.6.1.1.26 GPO_CFG3 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x25）[复位 = 0h]
          27. 7.6.1.1.27 GPO_VAL 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x29）[复位 = 0h]
          28. 7.6.1.1.28 GPIO_MON 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x2A）[复位 = 0h]
          29. 7.6.1.1.29 GPI_CFG0 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x2B）[复位 = 0h]
          30. 7.6.1.1.30 GPI_CFG1 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x2C）[复位 = 0h]
          31. 7.6.1.1.31 GPI_MON 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x2F）[复位 = 0h]
          32. 7.6.1.1.32 INT_CFG 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x32）[复位 = 0h]
          33. 7.6.1.1.33 INT_MASK0 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x33）[复位 = FFh]
          34. 7.6.1.1.34 INT_LTCH0 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x36）[复位 = 0h]
          35. 7.6.1.1.35 BIAS_CFG 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x3B）[复位 = 0h]
          36. 7.6.1.1.36 CH1_CFG0 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x3C）[复位 = 0h]
          37. 7.6.1.1.37 CH1_CFG1 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x3D）[复位 = 0h]
          38. 7.6.1.1.38 CH1_CFG2 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x3E）[复位 = C9h]
          39. 7.6.1.1.39 CH1_CFG3 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x3F）[复位 = 80h]
          40. 7.6.1.1.40 CH1_CFG4 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x40）[复位 = 0h]
          41. 7.6.1.1.41 CH2_CFG0 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x41）[复位 = 0h]
          42. 7.6.1.1.42 CH2_CFG1 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x42）[复位 = 0h]
          43. 7.6.1.1.43 CH2_CFG2 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x43）[复位 = C9h]
          44. 7.6.1.1.44 CH2_CFG3 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x44）[复位 = 80h]
          45. 7.6.1.1.45 CH2_CFG4 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x45）[复位 = 0h]
          46. 7.6.1.1.46 CH3_CFG0 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x46）[复位 = 0h]
          47. 7.6.1.1.47 CH3_CFG1 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x47）[复位 = 0h]
          48. 7.6.1.1.48 CH3_CFG2 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x48）[复位 = C9h]
          49. 7.6.1.1.49 CH3_CFG3 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x49）[复位 = 80h]
          50. 7.6.1.1.50 CH3_CFG4 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x4A）[复位 = 0h]
          51. 7.6.1.1.51 CH4_CFG0 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x4B）[复位 = 0h]
          52. 7.6.1.1.52 CH4_CFG1 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x4C）[复位 = 0h]
          53. 7.6.1.1.53 CH4_CFG2 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x4D）[复位 = C9h]
          54. 7.6.1.1.54 CH4_CFG3 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x4E）[复位 = 80h]
          55. 7.6.1.1.55 CH4_CFG4 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x4F）[复位 = 0h]
          56. 7.6.1.1.56 CH5_CFG2 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x52）[复位 = C9h]
          57. 7.6.1.1.57 CH5_CFG3 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x53）[复位 = 80h]
          58. 7.6.1.1.58 CH5_CFG4 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x54）[复位 = 0h]
          59. 7.6.1.1.59 CH6_CFG2 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x57）[复位 = C9h]
          60. 7.6.1.1.60 CH6_CFG3 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x58）[复位 = 80h]
          61. 7.6.1.1.61 CH6_CFG4 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x59）[复位 = 0h]
          62. 7.6.1.1.62 CH7_CFG2 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x5C）[复位 = C9h]
          63. 7.6.1.1.63 CH7_CFG3 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x5D）[复位 = 80h]
          64. 7.6.1.1.64 CH7_CFG4 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x5E）[复位 = 0h]
          65. 7.6.1.1.65 CH8_CFG2 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x61）[复位 = C9h]
          66. 7.6.1.1.66 CH8_CFG3 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x62）[复位 = 80h]
          67. 7.6.1.1.67 CH8_CFG4 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x63）[复位 = 0h]
          68. 7.6.1.1.68 DSP_CFG0 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x6B）[复位 = 1h]
          69. 7.6.1.1.69 DSP_CFG1 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x6C）[复位 = 40h]
          70. 7.6.1.1.70 DRE_CFG0 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x6D）[复位 = 7Bh]
          71. 7.6.1.1.71 AGC_CFG0 寄存器（页面 = 0x00，地址= 0x70）[复位 = E7h]
          72. 7.6.1.1.72 IN_CH_EN 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x73）[复位 = F0h]
          73. 7.6.1.1.73 ASI_OUT_CH_EN 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x74）[复位 = 0h]
          74. 7.6.1.1.74 PWR_CFG 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x75）[复位 = 0h]
          75. 7.6.1.1.75 DEV_STS0 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x76）[复位 = 0h]
          76. 7.6.1.1.76 DEV_STS1 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x77）[复位 = 80h]
          77. 7.6.1.1.77 I2C_CKSUM 寄存器（页面 = 0x00，地址 = 0x7E）[复位 = 00h]
      2. 7.6.2 可编程系数寄存器
        1. 7.6.2.1 可编程系数寄存器：页面 = 0x02
        2. 7.6.2.2 可编程系数寄存器：页面 = 0x03
        3. 7.6.2.3 可编程系数寄存器：页面 = 0x04
  9. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 四通道模拟麦克风录音
        1. 8.2.1.1 设计要求
        2. 8.2.1.2 详细设计过程
          1. 8.2.1.2.1 EVM 设置的器件寄存器配置脚本示例
        3. 8.2.1.3 应用曲线
      2. 8.2.2 八通道数字 PDM 麦克风录音
        1. 8.2.2.1 设计要求
        2. 8.2.2.2 详细设计过程
          1. 8.2.2.2.1 EVM 设置的器件寄存器配置脚本示例
    3. 8.3 该做什么和不该做什么
      1. 8.3.1 187
  10. 9 电源相关建议
  11. 10布局
    1. 10.1 布局指南
    2. 10.2 布局示例
  12. 11器件和文档支持
    1. 11.1 文档支持
      1. 11.1.1 相关文档
    2. 11.2 接收文档更新通知
    3. 11.3 支持资源
    4. 11.4 商标
    5. 11.5 静电放电警告
    6. 11.6 术语表
  13. 12修订历史记录
  14. 13机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

7.3.3 输入通道配置

该器件包含四对模拟输入引脚（INxP 和 INxM），这些引脚可以配置为差分输入或单端输入，用于录音通道。该器件支持使用高性能多通道 ADC 同时对多达四个通道进行录音。模拟引脚的输入源可以来自驻极体电容式模拟麦克风、微机电系统 (MEMS) 模拟麦克风，或来自系统板的线路输入（辅助输入）。此外，如果应用使用数字 PDM 麦克风进行录音，则可以在器件中重新配置 INxP 和 INxM 引脚，以便支持高达 8 个通道来进行数字麦克风录音。表 7-8 展示了录音通道的输入源选择。

表 7-8 录音通道的输入源选择
P0_R60_D[6:5]：CH1_INSRC[1:0]输入通道 1 录音源选择
00（默认值）通道 1 的模拟差分输入（仅当禁用 GPI1 和 GPO1 引脚功能时此设置才有效）
01通道 1 的模拟单端输入（仅当禁用 GPI1 和 GPO1 引脚功能时此设置才有效）
10通道 1 的数字 PDM 输入（为 PDMDIN1 和 PDMCLK 相应地配置 GPIx 和 GPOx 引脚）
11保留（不使用此设置）

同样，输入通道 2、通道 3 和通道 4 的输入源选择设置可以分别使用 CH2_INSRC[1:0] (P0_R65_D[6:5])、CH3_INSRC[1:0] (P0_R70_D[6:5]) 和 CH4_INSRC[1:0] (P0_R75_D) 寄存器位进行配置。

通常，语音或音频信号输入通过电容耦合（交流耦合）连接到器件；但该器件也支持直流耦合输入选项，以节省布板空间。可以通过设置 CH1_DC (P0_R60_D4)、CH2_DC (P0_R65_D4)、CH3_DC (P0_R70_D4) 和 CH4_DC (P0_R75_D4) 寄存器位为每个通道独立完成该配置。对于单端输入配置，在直流耦合模式下，INM 引脚可以直接接地（请参阅图 7-14），但在交流耦合模式下，INM 引脚必须在交流耦合电容器之后接地（请参阅图 7-15）。为了获得出色的动态范围性能，必须在启用 DRE 的情况下使用差分交流耦合输入。

GUID-AFABAB89-3C91-48E8-9960-78F94212B4D1-low.gif图 7-14 单端直流耦合输入连接
GUID-23202EB9-3566-4E87-A181-7E408D4EFE53-low.gif图 7-15 单端交流耦合输入连接

借助该器件，可以根据输入源阻抗灵活地从 2.5kΩ（默认）、10kΩ 和 20kΩ 中选择 INxP 或 INxM 上的典型输入阻抗。当输入阻抗较高时，对应的噪声会稍高或动态范围较低。表 7-9 列出了录音通道输入阻抗的配置寄存器设置。

表 7-9 录音通道的输入阻抗选择
P0_R60_D[3:2]：CH1_IMP[1:0]通道 1 输入阻抗选择
00（默认值）INxP 或 INxM 上的通道 1 输入阻抗典型值为 2.5kΩ
01INxP 或 INxM 上的通道 1 输入阻抗典型值为 10kΩ
10INxP 或 INxM 上的通道 1 输入阻抗典型值为 20kΩ
11保留（不使用此设置）

同样，输入通道 2、通道 3 和通道 4 的输入阻抗选择设置可以使用 CH2_IMP[1:0] (P0_R65_D[3:2])、CH3_IMP[1:0] (P0_R70_D[3:2]) 和 CH4_IMP[1:0] (P0_R75_D[3:2]) 寄存器位进行配置。

在交流耦合模式下，选择的耦合电容值必须确保由耦合电容器和输入阻抗形成的高通滤波器不影响信号内容。该耦合电容器必须在上电时充电至共模电压，然后才能开始进行正确录音。为了实现快速充电，该器件提供了可加快耦合电容器充电速度的模式。快速充电时序的默认值是针对容值最高为 1µF 的耦合电容器进行设置的。但是，如果系统中使用容值更大的电容器，则可以通过使用 INCAP_QCHG (P0_R5_D[5:4]) 寄存器位来增加快速充电时序。为了获得出色的失真性能，请使用低电压系数电容器进行交流耦合。直流耦合输入不支持 2.5kΩ 的输入阻抗值。